Tomographie par bruit ambiant de la lithosphère des Pyrénées et du Massif Central / Ambient noise tomography of the lithosphere in the Pyrenees and Central Massif

Février - Juin 2025

Sujet du stage :
L’objectif de ce stage est de contribuer à la construction d’un modèle tomographique de la France métropolitaine, avec un intérêt particulier pour les Pyrénées et le Massif Central. Nous disposons d’un jeu de données exceptionnel grâce aux développements récents du réseau sismologique large bande français et aux projets Pyrope, Orogen, et MACIV, qui ont permis de déployer des réseaux temporaires dans les Pyrénées et le Massif Central. Cela représente une opportunité unique pour mieux contraindre les structures crustales et lithosphériques associées à la formation de ces chaînes de montagnes. En particulier, bien que les volcans du Massif Central soient potentiellement actifs, nos connaissances sur les sources du volcanisme demeurent très limitées. Ce stage permettra, pour la première fois, d’utiliser des méthodes d’imagerie récentes, combinant corrélations de bruit sismique et inversions probabilistes, avec les données nouvellement acquises dans le Massif Central dans le cadre du projet ANR MACIV (https://maciv.osug.fr/)

Un premier enjeu méthodologique sera de mesurer la vitesse de phase des ondes de surface issues de la corrélation de bruit sismique, en complément de la vitesse de groupe, afin de mieux contraindre les structures crustales et d’étendre ces méthodes à l’imagerie du manteau supérieur. Un second enjeu sera d’utiliser des inversions probabilistes afin d’obtenir non seulement un modèle de la vitesse des ondes S de la lithosphère, mais aussi d’estimer les incertitudes. Ceci est crucial pour l’interprétation des résultats.

Subject of internship :
The aim of this internship is to contribute to the construction of a tomographic model of metropolitan France, with a particular focus on the Pyrenees and the Central Massif. Indeed, we have an exceptional dataset thanks to recent developments of the French broadband seismological network and the Pyrope, Orogen, and MACIV projects, which have enabled the deployment of temporary networks in the Pyrenees and the Central Massif. This represents a unique opportunity to better constrain the crustal and lithospheric structures associated with these mountain ranges. In particular, although the volcanoes in the Massif Central are potentially active, our understanding of the sources of volcanism remains very limited. This internship will allow, for the first time, the use of recent imaging methods, combining seismic noise correlations and probabilistic inversions, with newly acquired data from the Central Massif as part of the ANR MACIV project (https://maciv.osug.fr/?lang=en).

A first methodological challenge will be to measure the phase velocity of surface waves derived from seismic noise correlation, in addition to group velocity, in order to better constrain crustal structures and extend these methods to upper mantle imaging. A second challenge will be to use probabilistic inversions to obtain not only a model of S-wave velocity in the lithosphere but also to estimate uncertainties. This is crucial for the interpretation of the results.